CN113826276A - 具有阻火结构的电池模块、包括其的电池组、车辆和储能系统 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的实施例的电池模块包括：子模块，其包括多个电池单元；下壳体，用于容纳子模块并具有开口；第一壳体盖，其联接至下壳体，覆盖下壳体的开口，并具有进气口；第二壳体盖，其从上方联接至第一壳体盖以在它们之间形成气体容纳空间，并具有出气口；以及使用铰链的可变分隔结构，其安装在气体容纳空间中，分隔气体容纳空间以限定气体排出路径，从而增加与子模块中产生的气体一起通过进气口进入气体容纳空间的火焰的移动路径。

Description

具有阻火结构的电池模块、包括其的电池组、车辆和储能系统
技术领域
本发明涉及一种具有阻火结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组。更具体地，本公开涉及一种电池模块以及包括该电池模块的电池组，该电池模块具有如下结构：当由于容纳在模块壳体中的电池单元的故障而产生气体和火焰时，迫使气体从电池模块中排出并防止火焰移动到电池模块外部。另外，本公开涉及包括该电池组的车辆和储能系统(ESS)。
本申请要求于2020年4月17日在韩国专利局提交的申请号为10-2020-0046950的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
背景技术
用于储能系统(ESS)或作为车辆电源的电池组被配置为在安装环境和使用条件下正常运行，而在使用过程中不会受到外部物理因素引起的风险的影响。用于ESS或车辆的电池组可以包括至少一个电池模块和电连接到该电池模块的电池管理系统(BMS)。
用于ESS或车辆的电池组包括多个电池单元以确保足够的容量和输出，并且电池组需要设计成在某些电池单元的使用中出现故障时可以确保用户的安全。例如，当由于电池组的电池模块中的电池单元的排气而发生气体泄漏和燃烧时，有必要迫使气体从电池模块中排出以降低电池模块的内部压力，同时使火焰终止于电池模块内。为了防止在电池模块中产生的火焰通过为了迫使气体排出而形成的排气孔移动至外部，可以尽可能长地形成火焰移动路径，以延长火焰从其产生的位置移动至排气孔所需的时间。
然而，电池模块中容纳的电池单元的数量以及每个电池单元的容量和电压可以根据电池模块的使用目的而变化，并且相应地，电池模块的总容量和输出电压会变化。因此，当由于电池模块的故障而产生气体和火焰时，根据电池模块的使用目的，气体和火焰可能以不同的程度产生，并且有必要对气体和火焰移动路径的长度进行不同的设计以确保安全。
从这个角度来看，需要开发一种模块壳体和电池模块，其具有自由地调节在电池模块中产生的气体和火焰的移动路径的结构。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决上述问题，因此，本公开旨在提供一种电池模块，该电池模块具有自由地调节在电池模块中产生的气体和火焰的移动路径的结构，因此即使电池单元的施加电压和容量发生变化，也可以通过简单的工作轻松调节气体和火焰的排出路径的长度，而无需更换模块壳体。
本公开的目的不限于以上目的，并且本领域技术人员将从以下详细描述中清楚地理解这些和其他目的。
技术方案
为了解决上述问题，根据本公开的实施例的电池模块包括：子模块，其包括多个电池单元；下壳体，用于容纳子模块并具有开口；第一壳体盖，其联接至下壳体，覆盖下壳体的开口，并具有进气口；第二壳体盖，其从上方联接至第一壳体盖以在它们之间形成气体容纳空间，并具有出气口；和使用铰链的可变分隔结构，其安装在气体容纳空间中，分隔气体容纳空间以限定气体排出路径，从而增加与子模块中产生的气体一起通过进气口进入气体容纳空间的火焰的移动路径。
优选地，使用铰链的可变分隔结构包括至少一个铰链结构和至少两个分隔结构，所述铰链结构包括铰链轴和插入并固定在所述铰链轴的两端的铰链帽，所述两个分隔结构可旋转地绕所述铰链轴联接。
特别地，所述分隔结构可以在一端具有第一手柄结构而在另一端具有第二手柄结构，第一手柄结构具有被铰链轴穿过的槽，第二手柄结构具有两个被铰链穿过的槽，任何一个分隔结构的第二手柄结构和另一个分隔结构的第一手柄结构可以彼此组装以使槽垂直对齐，并且可以通过将铰链轴插入槽中而将分隔结构彼此连接。
在优选实施例中，所述第一壳体盖包括向下凹陷的盖容纳部和从盖容纳部的顶部外围向外延伸的盖延伸部。
所述下壳体可以包括：子模块容纳部，用于容纳子模块；以及壳体延伸部，其在开口的外围从子模块容纳部的顶部外围向外延伸，第一壳体盖的盖延伸部可以放置于壳体延伸部上，并且第二壳体盖可以与第一壳体盖的盖延伸部接触联接。
在这种情况下，下壳体的壳体延伸部、第一壳体盖的盖延伸部和第二壳体盖可具有竖直对准的联接孔。
因此，螺母可以联接到穿过联接孔的螺栓，在第一壳体盖和第二壳体盖之间插入有密封构件。
在优选实施例中，第一壳体盖具有形成在盖容纳部的内侧壁的周缘上的多个插入槽，以固定所述分隔结构的第一手柄结构或第二手柄结构。
优选地，第一壳体盖在盖容纳部中具有用于容纳分隔结构的水平和垂直栅格形状的槽，并且在栅格形状的相交处具有用于容纳铰链结构的槽。
分隔结构插入一些槽中，并且分隔结构未插入另一些槽中，火焰被分隔结构阻挡并穿过未插入分隔结构的槽。
在这种情况下，分隔结构可被设置为使火焰以Z字形或螺旋形移动。
优选地，进气口和出气口沿电池模块的宽度方向设置在相对侧。
为了解决上述问题，根据本公开的实施例的电池组包括至少一个根据本公开的实施例的电池模块。
为了解决上述问题，根据本公开的实施例的车辆包括至少一个根据本公开的实施例的电池组。
为了解决上述问题，根据本公开的实施例的储能系统包括至少一个根据本公开的实施例的电池组。
技术效果
根据本公开的一方面，可以自由地调节在电池模块中产生的气体和火焰的移动路径，从而即使在电池单元的施加电压和容量发生变化的情况下，也可以通过简单的工作容易地调节气体和火焰的排出路径的长度，而无需更换模块壳体。
本公开设计一种排气通道，以在发生电池模块的热失控时，在电池模块的顶部将废气排出，并通过使用铰链的可变分隔结构防止火焰暴露于外部。相应地，本公开提供了一种具有阻火结构的电池模块。当子模块中产生的火焰与气体一起通过进气口进入气体容纳空间时，可以通过增加火焰的移动路径来防止火焰从出气口移动至外部并让火焰在气体容纳空间中逐渐熄灭。
本公开中的使用铰链的可变分隔结构可以组装期望数量的部件，并且使用标准化的部件，这使得容易批量生产。另外，分隔结构可以绕铰链轴左右旋转，从而可以沿期望的方向放置。
使用铰链的可变分隔结构还像珠子一样起到刚性结构的作用，并且可以权衡刚性抑制和材料成本之间的关系而选择适当的数量。即，当爆炸较小时，可减少所需的分隔结构的数量以降低材料成本。当爆炸较大时，尽管材料成本高，但是可增加分隔结构的数量以增加强度。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施例，并且与下面描述的本公开的详细描述一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不被解释为限于附图。
图1是根据本公开的实施例的电池模块的透视图。
图2是示出图1的电池模块中卸下了第二壳体盖的图。
图3是示出图1的电池模块中包括的下壳体的图。
图4是示出图1的电池模块中包括的子模块的图。
图5是示出在图3的下壳体中容纳子模块的过程的图。
图6是示出图1的电池模块中包括的第一壳体盖的图。
图7是示出将下壳体联接至图1的电池模块中包括的第一壳体盖的过程的图。
图8是示出将使用铰链的可变分隔结构安装在图1的电池模块中包括的第一壳体盖中的过程的图。
图9是示出将密封构件安装在图1的电池模块中包括的第一壳体盖中的过程的图。
图10是示出将第二壳体盖安装在图1的电池模块中包括的第一壳体盖上的过程的图。
图11是示出图1的电池模块中包括的下壳体、第一壳体盖和第二壳体盖的联接过程的图。
图12是示出图1的电池模块中包括的铰链结构的图。
图13是示出图1的电池模块中包括的分隔结构的图。
图14至图16是示出将一个铰链结构和两个分隔结构组装成单元结构的过程的图。
图17是示出图1的电池模块中包括的使用铰链的可变分隔结构的图。
图18是示出图1的电池模块中的气体移动路径的图。
图19和图20是示出根据本公开的另一实施例的电池模块中的气体移动路径的图。
图21是示出根据本公开的另一实施方式的电池组的示意图。
图22是示出根据本公开的又一实施例的包括电池组的车辆的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般含义和词典含义，而是基于允许发明人适当地定义术语以进行最佳解释的原理，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文描述和附图绘示的实施例仅是本公开的最优选实施例，而无意于全面描述本公开的技术方面，因此应当理解，在递交申请时，可以对其做出各种其他等同替换和修改。
首先，将参照图1和图2描述根据本公开的实施例的电池模块的示意性结构。图1是根据本公开的实施例的电池模块1的透视图。图2是示出图1的电池模块1中移除了第二壳体盖230的图。
参照图1和图2，根据本公开的实施例的电池模块1包括模块壳体200。模块壳体200包括子模块(未示出)和使用铰链的可变分隔结构400。另外，电池模块1可以进一步包括垫圈300以确保密封性。
模块壳体200包括下壳体210、第一壳体盖220和第二壳体盖230。下壳体210、第一壳体盖220和第二壳体盖230通过螺栓B联接。模块壳体200可以容纳电池单元或子模块。第一壳体盖220和第二壳体盖230放置于下壳体210的Z轴方向上的顶部，并经联接以形成阻火结构。在这种情况下，第一壳体盖220形成排出路径下板，第二壳体盖230形成排出路径上板。
使用铰链的可变分隔结构400被固定并容纳在第一壳体盖220上，并在第一壳体盖220和第二壳体盖230之间形成火焰排出路径P。
通过电池模块1，当子模块中发生火灾时，可以在第一壳体盖220和第二壳体盖230之间捕获火焰。电池模块1可以迫使气体通过第二壳体盖230的出气口H2离开电池模块1，并且使火焰阻滞在电池模块1中或使火焰熄灭。
可以自由地调节使用铰链的可变分隔结构400的长度和方向。因此，可以适应不同的电池模块尺寸。使用铰链的可变分隔结构400可以自由地调节在电池模块1中产生的气体和火焰的移动路径。即使电池单元的施加电压和容量发生了变化，也可以通过改变使用铰链的可变分隔结构400的工作来容易地调节气体和火焰的排出路径的长度，而无需更换模块壳体200。
在下文中，将参照图3至图11连同1和图2详细描述电池模块1的详细结构和制造方法。
图3是示出图1所示的电池模块1中包括的下壳体210的图。
参考图3，下壳体210对应于顶部敞开的底板。下壳体210在Z轴方向上的顶部具有开口O，并且可以在形成于中央的容纳空间中容纳子模块。下壳体210包括子模块容纳部211和壳体延伸部212，子模块容纳部211在中央向下(Z轴方向)凹陷，壳体延伸部212在开口O的外围从子模块容纳部211的顶部外围向外延伸。子模块容纳在子模块容纳部211中。在壳体延伸部212上以预定间隔具有多个第一联接孔212a。第一联接孔212a提供了供螺栓B插入的空间，以将下壳体210联接到第一壳体盖220和第二壳体盖230。
图4是示出电池模块1中包括的子模块100的图。
参考图4，子模块100包括容纳在下壳体210的内部容纳空间中并且彼此接触堆叠的多个电池单元110。另外，除了通过堆叠多个电池单元110而形成的单元堆之外，子模块100还可以包括一对汇流排框架120，每个汇流排框架120联接至单元堆的长度方向(X轴方向)上的两侧。
电池单元110可例如包括袋型电池单元。电池单元110具有一对电极引线111。一对电极引线111可以在电池单元110的长度方向(X轴方向)上的两侧引出。
汇流排框架120联接至单元堆并且电连接多个电池单元110。也就是说，电极引线111穿过形成在汇流排框架120中的狭缝而引出，并且联接至设置在汇流排框架120中的汇流排。通过电极引线111与汇流排之间的联接来建立相邻的电池单元110之间的电连接。
图5是示出将子模块100容纳在图3的下壳体210中的过程的图。
参考图5，为了组装电池模块1，首先，准备下壳体210，并且将子模块100穿过下壳体210的开口O向下(沿Z轴方向)插入。将子模块100安置于子模块容纳部211中。
图6是示出电池模块1中包括的第一壳体盖220的图。
参考图6，第一壳体盖220在X-Y平面上呈大致矩形的板状，并且在四个拐角区域之一具有贯穿形成的进气口H1。第一壳体盖220包括向下(沿Z轴方向)凹陷的盖容纳部221和从盖容纳部221的顶部外周向外延伸的盖延伸部222。进气口的位置可以根据进气及排气方向而变化。在该实施例中，进气口H1设置在盖容纳部221的拐角区域。为了确保足够长度的火焰排出路径，进气口H1优选地形成在盖容纳部221的拐角区域，但是，根据设计，进气口也可以形成在盖容纳部221的中央区域。
在盖容纳部221的内侧壁的周缘上设置有多个插入槽221a，以插入/固定使用铰链的可变分隔结构400。盖容纳部221具有供使用铰链的分隔结构400插入的槽221b、221c。设置多个插入槽221a和多个槽221b、221c，并且一些槽可用于插入/固定使用铰链的可变分隔结构400。设计者可以通过选择多个插入槽221a和多个槽221b、221c中的一些槽来实现使用铰链的可变分隔结构400以形成多种火焰排出路径。
以预定间隔形成的多个第二联接孔222a设置在盖延伸部222上。第二联接孔222a提供用于插入螺栓B的空间以将第一壳体盖220联接至下壳体210和第二壳体盖230。
第一壳体盖220可以具有形成在盖延伸部222中的密封构件槽222b，并且在这种情况下，密封构件可以插入到密封构件槽222b中。
图7是示出将下壳体210联接至第一壳体盖220的过程的图。
参考图7，第一壳体盖220覆盖容纳了子模块100的下壳体210的开口O，并且联接至下壳体210的顶部。具体地，在第一壳体盖220的盖延伸部222与下壳体210的壳体延伸部212接触的状态下，执行第一壳体盖220与下壳体210之间的联接。当第一壳体盖220联接至下壳体210时，第一联接孔212a和第二联接孔222a布置于一对一匹配的位置以使它们竖直对齐，并且使进气口H1与下壳体210的子模块容纳部211连通。因此，当由于下壳体210中的子模块100的某个电池单元110排气而产生气体和火焰时，气体和火焰通过进气口H1进入第一壳体盖220的盖容纳部221。
图8是示出将使用铰链的可变分隔结构400安装在第一壳体盖220中的过程的图。
参考图8，使用铰链的可变分隔结构400被固定并容纳在第一壳体盖220上。在这种情况下，使用参照图6描述的插入槽221a和槽221b、221c。插入槽221a和槽221b、221c允许使用铰链的可变分隔结构400良好地容纳在第一壳体盖220的盖容纳部221中而没有移动或分离。使用铰链的可变分隔结构400的方向和/或使用铰链的可变分隔结构400的单元结构的数量可以根据排出路径而变化。将在下面提供其详细描述。
图9是示出将密封构件安装在第一壳体盖220中的过程的图。
如参考图6描述的，第一壳体盖220可具有形成在盖延伸部222中的密封构件槽222b，在这种情况下，诸如垫圈300的密封构件可插入到密封构件槽222b中。当如图9所示插入作为密封构件的垫圈300时，可以增强第一壳体盖220和第二壳体盖230之间的联接界面的密封性。
图10是示出将第二壳体盖230安装在第一壳体盖220上的过程的图，图11是示出联接下壳体210、第一壳体盖220和第二壳体盖230的过程的图。
参考图10，第二壳体盖230在XY平面上呈大致矩形的板状，并且包括出气口H2，第二壳体盖230从第一壳体盖220的顶部联接至第一壳体盖220。按照与进气口相同的方式，出气口的位置可以根据进气和排气方向而变化，并且在该实施例中，以出气口形成在第二壳体盖230的拐角区域之一为例。为了确保足够长度的火焰排出路径，出气口H2和进气口H1之间的在X-Y平面上的距离优选尽可能地长。由于以进气口H1形成在盖容纳部221的任何一个拐角区域为例，出气口H2可以形成在第二壳体盖230的其他拐角区域。根据设计，出气口H2可以形成在第二壳体盖230的中央区域。
在第二壳体盖230中设置有以预定间隔形成的多个第三联接孔232a。第三联接孔232a提供用于插入螺栓B的空间以将第一壳体盖220联接至下壳体210和第二壳体盖230。
在这种情况下，壳体延伸部212的第一联接孔212a、盖延伸部222的第二联接孔222a和第二壳体盖230的第三联接孔232a竖直对齐。第一壳体盖220的盖延伸部222放置在壳体延伸部212上，第二壳体盖230与第一壳体盖220的盖延伸部222接触，并且如图11所示，通过将螺母N插入贯穿联接孔的螺栓B而将对齐放置的第一联接孔212a、第二联接孔222a和第三联接孔232a联接在一起。
同时，第二壳体盖230可具有与第一壳体盖220相同的形状和结构。在这种情况下，第一壳体盖220和第二壳体盖230上下颠倒地联接。即，当第一壳体盖220和第二壳体盖230彼此联接时，第一壳体盖220的盖容纳部221向下凹陷，第二壳体盖230的盖容纳部221向上凹陷。另外，第二壳体盖230的出气口H2沿着电池模块1的宽度方向(Y轴方向)与第一壳体盖220的进气口H1相对设置。如上面描述的，第一壳体盖220与第二壳体盖230可以呈180°旋转对称，并且因此，第一壳体盖220和第二壳体盖230的盖容纳部221可以在它们的盖延伸部222彼此接触的情况下彼此联接。
在任何情况下，当第一壳体盖220和第二壳体盖230联接时，在第一壳体盖220和第二壳体盖230之间设置有用于容纳从下壳体210通过进气口H1进入的气体和火焰的空间。进入该空间的气体和火焰经过如下所述的由使用铰链的可变分隔结构400形成的排出路径P，在此过程中，火焰不再存在，并且气体通过出气口H2离开电池模块1，电池模块1的内部压力可降低。
将参考图12至图17以及图2和图8更详细地描述使用铰链的可变分隔结构400。
如图2和图8所示，使用铰链的可变分隔结构400安装在第一壳体盖220和第二壳体盖230之间形成的气体容纳空间中，并且分隔该气体容纳空间以限定气体排出路径P。使用铰链的可变分隔结构400增加了出现在子模块100中并与气体一起通过进气口H1进入气体容纳空间的火焰的移动路径。当提供使用铰链的可变分隔结构400以允许火焰以Z字形或螺旋形移动从而防止火焰通过出气口H2直接移动至外部时，火焰不会被放出并且可能不再存在于气体容纳空间中。使用铰链的可变分隔结构400可以沿着第一壳体盖220的长度方向(X轴方向)和/或宽度方向(Y轴方向)跨越盖容纳部221安装。在该实施例中，以多个使用铰链的可变分隔结构400沿第一壳体盖220的长度方向(X轴方向)跨越盖容纳部221安装为例。
可以沿着第一壳体盖220和第二壳体盖230的宽度方向(Y轴方向)以预定间隔安装多个使用铰链的可变分隔结构400。在该实施例中，使用铰链的可变分隔结构400比盖容纳部221的长度短，其中一些使用铰链的可变分隔结构400在长度方向上的一端插入左插入槽221a并固定到盖容纳部221中，另一些使用铰链的可变分隔结构400在长度方向上的另一端插入右插入槽221a并固定到盖容纳部221中。
在长度方向上的一端插入左插入槽221a的使用铰链的可变分隔结构400和在长度方向上的另一端插入右插入槽221a的使用铰链的可变分隔结构400沿着第一壳体盖220和第二壳体盖230的宽度方向(Y轴方向)以预定间隔交替地安装，并且在第一壳体盖220和第二壳体盖230之间分隔气体容纳空间，以允许气体以Z字形移动。
参照图12至图17，使用铰链的可变分隔结构400包括至少一个铰链结构410和至少两个分隔结构420。
如图12所示，铰链结构410包括可沿Z轴方向放置的铰链轴412和插入并固定至铰链轴412的两端的铰链帽414。两个分隔结构420可旋转地绕着铰链轴412联接。这是铰链联接。铰链轴412呈圆柱形杆状，使得两个分隔结构420可绕铰链轴412旋转。
参考图13，分隔结构420包括小板状的主体422、以及在主体422的一端处的第一手柄结构424和在另一端处的第二手柄结构426。第一手柄结构424具有被铰链轴412垂直穿过的槽，第二手柄结构426具有被铰链轴412垂直穿过的两个槽。铰链轴412垂直穿过的槽具有圆形形状，该圆形形状的内径类似于圆柱形杆状的铰链轴412的外径。第一手柄结构424和第二手柄结构426具有限定圆形槽的圆形外围。
图14至图16是示出将一个铰链结构和两个分隔结构组装成单元结构的过程的图。
首先，如图14所示，将任何一个分隔结构420的第二手柄结构426和另一个分隔结构420的第一手柄结构424放在一起。因此，铰链轴412穿过的槽垂直地对齐。随后，通过将铰链轴412插入槽中来组装分隔结构420。随后，当将铰链帽414插入并固定到铰链轴412的两端时，形成稳定的单元结构，而铰链轴412不会滑出槽。在存在铰链帽414的情况下，两个分隔结构420可以绕铰链轴412旋转而不会使铰链轴412滑出。
由于仅使用三个部件(一个铰链结构410和两个分隔结构420)形成限定排出路径的单元结构，因此非常易于组装并且实现了标准化和简化。
通过将上述过程重复期望的次数，可以额外地连接必要数量的单元结构。例如，如图17所示，可以将使用铰链的可变分隔结构400设置成比盖容纳部221的长度略短一些。
可通过标准化铰链结构410和分隔结构420并且组装期望数量的铰链结构410和分隔结构420来形成本公开所用的使用铰链的可变分隔结构400。通过增加和减少铰链结构410和分隔结构420的数量，可以调节使用铰链的可变分隔结构400的长度。另外，由于分隔结构420可以绕铰链轴412左右旋转，所以可以根据需要沿水平或垂直方向布置分隔结构420。因此，可以自由地调节在电池模块中产生的气体和火焰的移动路径，从而即使电池单元的施加电压和容量改变，也可以通过简单的工作容易地调节气体和火焰的排出路径的长度，而无需更换模块壳体。可以根据电池模块的类型实现可扩展性，并易于批量生产。
图18是示出电池模块1中的气体排出路径P的图。
参考图18，分隔结构420的第一手柄结构424或第二手柄结构426被插入或固定到形成在第一壳体盖220中的插入槽212a。插入槽212a具有圆形槽状，以符合第一手柄结构424或第二手柄结构426的外围形状，并且分隔结构420的主体422从侧边朝向盖容纳部221延伸。当分隔结构420的第一手柄结构424或第二手柄结构426沿向下的方向(即，沿Z轴方向)插入到插入槽212a中时，分隔结构420的第一手柄结构424或第二手柄结构426不能滑出插入槽212a的侧面，并被固定就位。
第一壳体盖220的盖容纳部221具有水平和垂直网格形状的槽221b以及在网格形状的相交处的槽221c。分隔结构420容纳在槽221b中，铰链结构410容纳在槽221c中。容纳铰链结构410的槽221c是圆形槽，以符合铰链结构410的铰链帽414的XY平面投影形状。容纳分隔结构420的槽221b是矩形槽，以符合分隔结构420的主体422的XY平面投影形状。在铰链帽414和分隔结构420的主体422具有不同的XY平面投影形状的情况下，容纳分隔结构420的槽221b和容纳铰链结构410的槽221c的形状可以相应地改变。
如上所述，盖容纳部221具有多个插入槽221a，以将使用铰链的可变分隔结构400插入/固定在盖容纳部221的内侧壁的周缘上。另外，盖容纳部221具有槽221b、221c，以插入使用铰链的分隔结构420。可以设置多个插入槽221a和多个槽221b、221c，并且仅有一些槽可以用于插入/固定使用铰链的可变分隔结构400。设计者可以通过选择多个插入槽221a和多个槽221b、221c中的一些槽来实现使用铰链的可变分隔结构400，以形成各种火焰排出路径。
分隔结构420被插入到一些槽221b中，而未插入到其他槽中。火焰被分隔结构420阻挡并且穿过未插入分隔结构420的槽。
一些槽221b未被分隔结构420插入，并且敞开的槽221b形成了气体和火焰移动的排出路径P。在该实施例中，以稀疏布置的使用铰链的可变分隔结构400为例，与子模块100中产生的气体一起通过第一壳体盖220的进气口H1进入气体容纳空间的火焰不会直接通过第二壳体盖230的出气口H2排出，而是令火焰在气体容纳空间内以Z字形移动很长的距离。与气体一起进入的火焰被阻滞在排出路径P中，以防止火焰移动至外部。仅气体被强迫通过出气口H2排出，从而确保安全。
同时，参考图19和图20，通过根据需要改变使用铰链的可变分隔结构400的数量和排列，根据本公开的实施例的电池模块1可以有效地防止火焰移动至外部，同时平稳地排出子模块100中产生的气体。
分隔结构420还像珠子一样起到刚性结构的作用，并且可以权衡刚性抑制和材料成本之间的关系而选择适当的数量。例如，在图18的情况下，由于较大的爆炸，所以尽管材料成本高，但仍使用大量的(例如7个)使用铰链的可变分隔结构400以增加强度。
在图19中，使用铰链的可变分隔结构400的数量(例如3个)小于图18中的数量。当爆炸较小时，可以减少所需要的使用铰链的可变分隔结构400的数量，从而降低材料成本。因此，如图19所示，通过使用少量的使用铰链的可变分隔结构400，可以降低成本。当爆炸中等时，可以通过使用图18和图19之间的中等数量的使用铰链的可变分隔结构400来获得适当的材料成本和强度。
同时，图18和图19示出排出路径P将火焰引向第二壳体盖的拐角区域之一，即一个边缘，并且如图20所示，排出路径P'可以将火焰引向第二壳体盖的中心。尽管使用铰链的可变分隔结构400的数量为1，但是分隔结构420在每个拐角区域沿左逆时针方向弯曲90°来改变方向。在这种情况下，出气口设置在第二壳体盖230的中心。根据本公开的使用铰链的可变分隔结构400可以改变分隔结构420相对于铰链轴412的方向，因此它对于将火焰引导到所需方向非常有用。
同时，根据本公开的电池组包括至少一个如上所述的根据本公开的电池模块。图21是示出根据本公开的实施例的电池组500的示意图。
参考图21，电池组500可以包括至少一个根据先前实施例的电池模块1和用于包装至少一个电池模块1的电池组外壳510。除了电池模块1和电池组外壳510之外，根据本公开的实施例的电池组500可以进一步包括用于控制电池模块1的充放电的多种类型的装置，例如，电池管理系统(BMS)、电流传感器和保险丝。由于电池组500包括电池模块1，因此电池组500可以用作具有电池模块1的特征和效果的电池组。
另外，根据本公开的车辆和/或储能系统(ESS)包括至少一个如上所述的本公开的电池组。
图22是示出根据本公开的实施例包括电池组500的车辆600的示意图。
参考图22，车辆600可以包括根据本公开的实施例的电池组500、电子控制单元(ECU)610、逆变器620和电动机630。优选地，车辆600可以是电动车辆。
电池组500可以用作向电动机630提供电力以驱动车辆600的电能源。可以通过电动机630和/或内燃机(未示出)的操作，由逆变器620对电池组500进行充电或放电。电池组500可以通过联接至制动器的再生充电系统来充电。电池组500可以通过逆变器620电连接到车辆600的电动机630。
如上所述，电池组500包括BMS。BMS估计电池组500中的电池单元的状态，并使用所估计的状态信息来管理电池组500。例如，BMS估计并管理电池组500的状态信息，例如电池组500的充电状态(SOC)、健康状态(SOH)、最大允许输入/输出功率容量和输出电压。另外，状态信息可用于控制电池组500的充电或放电，并进一步预测何时更换电池组500。
ECU 610是控制车辆600的状态的电子控制装置。例如，ECU 610基于加速器、制动器和速度信息确定扭矩信息，并根据扭矩信息控制电动机630的输出。另外，ECU 610基于从BMS接收的电池组500的诸如SOC和SOH的状态信息，将控制信号发送到逆变器620，以对电池组500进行充电或放电。逆变器620基于ECU 610的控制信号来允许电池组500充电或放电。电动机630基于从ECU 610接收的控制信息(例如，扭矩信息)，使用电池组500的电能来驱动车辆600。
车辆600包括电池组500，并且电池组500包括如上所述的电池模块1，因此可以增加火焰移动路径。因此，即使在车辆600行驶中在电池组500中出现问题，也可以保持稳定性。另外，电池组500具有高稳定性并且可以长时间使用，因此包括该电池组的车辆600是安全的并且易于管理。
众所周知，可再生能源(例如太阳能和风能)很难在期望的时间发电，因此ESS存储可再生能源，以便在需要时使用。为了构造用于存储数百kWh或更高功率的单个系统，ESS可以使用根据本公开的电池组来存储功率。根据本公开的电池组包括如上所述的根据本公开的电池模块，因此可以增加火焰移动路径。因此，即使在某个电池组中发生故障，也可以保持ESS稳定并防止火势蔓延。
尽管以上已经针对有限数量的实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，对于本领域技术人员显而易见的是，可以做出多种修改和改变而不脱离本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围。

Claims (15)

1.一种电池模块，包括
子模块，包括多个电池单元；
下壳体，用于容纳所述子模块并具有开口；
第一壳体盖，其联接至所述下壳体，覆盖所述下壳体的所述开口，并具有进气口；
第二壳体盖，其从上方联接至所述第一壳体盖以在它们之间形成气体容纳空间，并具有出气口；和
使用铰链的可变分隔结构，其安装在所述气体容纳空间中，分隔所述气体容纳空间以限定气体排出路径，从而增加与所述子模块中产生的气体一起通过所述进气口进入所述气体容纳空间的火焰的移动路径。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述使用铰链的可变分隔结构包括至少一个铰链结构和至少两个分隔结构，
所述铰链结构包括铰链轴和插入并固定在所述铰链轴的两端的铰链帽，
所述两个分隔结构可旋转地绕所述铰链轴联接。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述分隔结构在一端具有第一手柄结构而在另一端具有第二手柄结构，所述第一手柄结构具有被所述铰链轴穿过的槽，所述第二手柄结构具有两个被所述铰链轴穿过的槽，
任何一个分隔结构的第二手柄结构和另一个分隔结构的第一手柄结构相互组装，以使所述槽竖直对齐，
通过将所述铰链轴插入所述槽中，所述分隔结构彼此连接。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述第一壳体盖包括：
向下凹陷的盖容纳部；和
从所述盖容纳部的顶部外围向外延伸的盖延伸部。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述下壳体包括：
子模块容纳部，用于容纳所述子模块；以及
壳体延伸部，其在所述开口的外围从所述子模块容纳部的顶部外围向外延伸；并且
所述第一壳体盖的所述盖延伸部放置于所述壳体延伸部上，并且所述第二壳体盖与所述第一壳体盖的所述盖延伸部接触联接。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述下壳体的所述壳体延伸部、所述第一壳体盖的所述盖延伸部和所述第二壳体盖具有竖直对齐的联接孔。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，螺母与穿过所述联接孔的螺栓联接，在所述第一壳体盖和所述第二壳体盖之间设置有密封构件。
8.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述第一壳体盖具有形成在所述盖容纳部的内侧壁的周缘上的多个插入槽，以固定所述分隔结构的所述第一手柄结构或所述第二手柄结构。
9.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述第一壳体盖在所述盖容纳部中具有用于容纳所述分隔结构的水平和垂直网格形状的槽，并且在网格形状的相交处具有用于容纳所述铰链结构的槽。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述分隔结构插入一些槽中，并且所述分隔结构未插入另一些槽中，火焰被所述分隔结构阻挡并穿过未插入所述分隔结构的槽。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，所述分隔结构被设置为使火焰以Z字形或螺旋形移动。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述进气口和所述出气口沿着所述电池模块的宽度方向设置在相对侧。
13.一种电池组，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的电池模块。
14.一种车辆，包括至少一个根据权利要求13所述的电池组。
15.一种储能系统，包括至少一个根据权利要求13所述的电池组。
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